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信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱

SHYL-XH3型信号与系统及数字处理实验箱

一、信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱系统简介

SHYL-XH3型信号与系统及数字处理实验箱、信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱是在常规的信号与系统实验箱的基础上，运用先进技术先进手段研制成功的。它是专门为《信号与系统》课程而设计的，提供了信号的频域、时域分析的实验手段，增加了数字信号处理功能。利用该实验箱可进行阶跃响应与冲激响应的时域分析；连续时间系统的模拟；抽样定理与信号恢复的分析与研究；一阶、二阶电路的暂态响应；二阶网络状态轨迹显示、借助于DSP技术实现信号频谱的分析与研究、信号的分解与合成的分析与实验；各种模拟、数字滤波器的设计与实现等内容的学习与实验。

实验箱采用的DSP数字信号处理新技术，信号与系统及数字处理实验箱,数字信号处理实验平台可以将模拟电路难以实现或实验结果不理想的“信号分解与合成”、“信号卷积”等实验得以准确地演示，并能生动地验证理论结果；系统地了解并比较各种模拟滤波器（无源、有源）和数字滤波器的性能及特性，并可学会数字滤波器的设计与实现。

实验箱配有DSP标准的JTAG插口及DSP同主机PC机的通信接口，可方便学生在我公司提供的软件的基础上进行二次开发（可用仿真器或不用仿真器），完成一些数字信号处理、DSP应用方面的实验。如：各种数字滤波器设计、频谱分析、卷积、A/D转换、D/A转换、DSP定时器的使用、DSP基本I/O口使用等。内置信号源、频率计、毫伏表。

二、信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱系统特点：

1、紧扣教学大纲、内容简洁、重点突出：以高等教育出版社的**重点教材“信号与系统“（郑君里）一书为背景，对课程的大部分章节均提供有实验项目，使实验内容具有教学性和通用性，同时也使学生通过实验环节更透彻得掌握原理性的知识。

2、电路模块化设计：每一个实验单元均以一模块来划分，实验名称与模块名相对应。模块内的电路在相应的位置画出，使实验者一目了然。

3、采用了DSP数字处理的新技术。随着科学技术的不断发展，信号的数字处理技术在实际中的应用范围大大扩展，无所不在。通过数字处理可以将模拟电路难以实现或实验结果不理想的“信号分解与合成”、“信号卷积”、“频谱分析”等实验得以准确地演示，并能生动地验证理论结果；可以比较数字滤波器与模拟滤波器的性能优劣。

4、二次开发功能：能通过DSP数字信号处理单元和主机接口与二次开发区，可使学生设计各种数字滤波器、对模拟信号进行频谱分析、卷积运算等丰富的实验项目。

三、信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱技术指标

电源参数：+5V、2A；-5V、0.5A；+12V、1A；-12V、0.5A。

频率计：可测量的信号频率范围：0～350KHz；

毫伏表：可测量的信号频率范围：0～100KHz；

可测量的信号幅值范围：1mV～10V；

信号源：可产生正弦波、三角波、方形波三种波形。

幅值（峰峰值）：正弦波0～12V；

三角波0～18V；

方波0～20V；

频率：(四档可调)正弦波2Hz～100KHz；

三角波2Hz～100KHz；

方波2Hz～100KHz；

SHYL-XH3信号与系统及数字处理实验箱实验箱的功能与配置与SHYL-XH2基本一致，同时又增加了以下功能或模块。

1、增加了4个模块

（1）信号的调制与解调模块

（2）频分与复用模块

（3）八阶高通、低通滤波器模块

（4）信号的无失真传输系统

2、扩充了二次开发区模块。

提供了很多开放的电阻、电容、电位器、运放单元、阻容元件插件（可插上二次开发区未提供的阻容元件），可根据需要搭接不同的电路，进行各种测试。可完成基本运算单元实验，如加法器、比例放大器、积分器等，及一阶系统的模拟、连续系统的模拟等实验。

其中：电位器3个；运放单元4个；固定电阻18个；固定电容12个；固定电感3个；及R-L-C插件6个，可根据需要插上不同的电阻、电容或电感。

3、增加了数字虚拟存储示波器功能，**采样频率1MHz，能对实验信号进行实时采样。为学校大大地节省了硬件设备的投资。

四、信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱实验内容

可完成以下22个实验：

1、基本运算单元实验（单元电路、信号源、频率计、电压表）	2、阶跃响应与冲激响应实验
3、连续系统的模拟实验	4、模拟滤波器实验（无源、有源、低通、高通、带通、带阻）
5、抽样定理实验	6、二阶网络状态轨迹实验
7、一阶电路暂态响应实验	8、二阶电路暂态响应实验
9、二阶电路传输特性实验	10、信号卷积实验
11、矩形信号的分解实验	12、矩形信号的合成实验
13、幅度对信号合成的影响	14、相位对信号合成的影响
15、锯齿波信号的分解/合成	16、信号的频谱分析
17、DSP应用实验	18、DSP数字信号处理单元实验
19、数字滤波器实验（低通、高通、带通、带阻）	20、各种模拟、数字滤波器性能比较实验
21、主机接口与二次开发区	22、CPLD编程开放模块

SHYL-E816型 SOPC系统综合开发平台

信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱概述：

SHYL-E816 SOPC系统综合开发平台、信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱是一款基于Altera公司最新的CycloneIV 系列 EP4CE40高端实验开发平台。独有的GUI人机操作界面、采用系统底板+核心板+扩展板的灵活设计，并配备有20多种扩展模块供用户自行选择配置。

一、信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱开发平台特性

1、GUI软件操作界面：

SOPC系统综合开发平台采用GUI人机操作界面，开机可显示温度、时间和设备信息等。SOPC系统综合开发平台整合开发平台上的硬件资源，点击子菜单中相关实验，液晶屏可与开发平台同步运行，提高学生动手兴趣和积极性，通过对设备各模块的检测和实验的演示，方便老师培训和设备检修。

SHYL-E816 SOPC系统综合开发平台(图1) 数字示波器实验界面 SHYL-E816 SOPC系统综合开发平台(图2) 交通灯实验界面

2、模块化的灵活设计：

SOPC系统综合开发平台开发平台采用系统底板+核心板+扩展板的设计方法，通过选择不同的核心板和扩展板构成不同功能的开发平台。能**限度的满足用户的性能需求。模块化的设计能使用户对系统设计有清晰的认识。

二、信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱开发平台硬件资源

1、NIOSII-EP4CE40 FPGA核心板

核心板采用10层高精度PCB设计，系统运行更加稳定、可靠。

SOPC系统综合开发平台主芯片采用Altera的CycloneIV系列级FPGA EP4CE40F23C8N，电路高达360万门。

FPGA配置芯片采用EPCS16，容量高达16M BIT，擦写次数高达上万次。

提供JTAG编程模式。

核心板板载USB-Blaster电缆；只需要一根USB线就可以对核心板进行程序下载。

一路50M高速、稳定的时钟源。

一路系统复位电路。

系统电源管理模块能够提供+5V、+3.3V、+2.5V、1.2V等多种不同电压的电源输出供系统使用。

提供两路SRAM，芯片采用IDT71V416-10P。容量高达256K*32BIT。

一路FLASH 芯片采用AM29L128M。容量高过16M*8BIT。

一路16M*16BIT SDRAM。

系统提供四位通用的复位按键和四位通用的发光管和一个静态七段码管显示。

核心板提供与核心板其它资源不复用的190个以上的IO供用户二次开发使用。

2、EDA/SOPC系统板

SOPC系统综合开发平台标配800*600 16位 TFT彩色LCD显示。用户可更换不同规格的显示屏和触摸屏。

1个模拟信号发生器模块，可提供频率、幅度均可调的正弦波、三角波、锯齿波、方波等信号波形。

1个数字时钟输出模块，可提供24M至1HZ的数字脉冲信号。

1个双道道10位高速并行ADC接口模块，速度高达40 Msps。

1个双道道10位高速并行DAC接口模块速度高达33 Msps。

1个串行A/D转换接口。

1个串行D/A转换接口。

1个VGA接口模块。

1个UART串行通迅模块。

1个USB Device设备接口。

1个USB Host主机接口。

1个Ethernet10M/100M高速接口模块。

SD卡接口模块

2个PS2接口模块，可以接键盘或鼠标。 SHYL-E 816SOPC系统综合开发平台

1个I2C接口的E2PROM，型号为AT24C08N。

1个音频CODEC模块（立体声双通道输出）。

1个音频喇叭输出模块。

1个RTC实时时钟芯片，具有时钟掉电保护、电池在线式充电功能。

12个拨动开关和12个按键开关输入

12个发光LED显示。

1个八位七段码管显示模块。

16x16矩阵led点阵显示模块。

4X4矩阵键输入模块

1个电压控制的直流电机和1个四相的步进电机模块。

1个数字温度传感和1个霍尔传感器模块。

HH—EXT高速接口模块。

多路电源输出（均带过流、过压保护）。

3、扩展子板（选配）

CMOS视频采集模块

视频编解码模块

MP3采集回放模块

单片机扩展模块

无线传感扩展模块 ……

三、信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱示例实验

1、EDA实验与电子设计竞赛实验内容：

简单的QUARTUSII实例设计

基于VHDL格雷码编码器的设计

含异步清零和使能的加法计数器

八位七段数码管显示电路的设计

数控分频器的设计

图形和VHDL混合输入的电路设计

步长可变的加减计数器的设计

四位并行乘法器的设计

设计四位全加器

可控脉冲发生器的设计

基本触发器的设计

矩阵键盘显示电路的设计

16*16点阵显示实验

直流电机的测速实验

步进电机驱动控制

PS2接口键盘显示实验

VGA彩条信号发生器的设计

用VHDL设计七人表决器

用VHDL设计四人抢答器

正负脉宽调制信号发生器设计

数字秒表的设计

出租车计费器的设计

基于VHDL数码锁的设计

PS2鼠标编码设计

SPI串行AD/DA转换器的设计

DDS信号发生器的设计

序列检测器的设计

伪随机数发生器的设计

八位数据锁存器的设计

**优先编码器的设计

解复用器的设计

带同步复位的状态机的设计

嵌入式逻辑分析仪的使用

SPI串口内核的实现

……

2、NIOSII32位处理器示例实验

最简单NIOSII系统设计

带外部SRAM的NIOSII系统设计

Nor Flash编程实验

PIO外部中断按键开关实验

PIO输入-开关信号的读取实验

基于Timer IP核的定时器的设计

矩阵键盘与数码管显示实验

高速AD和高速DA实验

UART串口通迅实验

基于IIC的EEPROM读写实验

1-WIRE数字温度计的设计

串行AD/DA转换实验

SDRAM读写操作实验

彩色LCD液晶显示实验

触摸屏控制实验

RTC实时时钟实验

音频Code实验

USB枚举实验

PS/2键盘显示实验

PS/2鼠标控制实验

读SD卡实验

3、DSP Builder 设计应用示例实验

从DSP Builder到HDL——基于DSP Builder的信号发生器

从DSP Builder到SOPC Builder——软件控制的Chirp信号发生器

IP核在DSP Builder下的使用——以FFT核为例

4、综合开发实验

网络WEB控制实验

点阵显示屏的设计

直流电机闭环调速的设计

USB接口文本阅读器的设计

简易数字示波器设计

简易频谱分析仪设计

基于UART通信液晶显示实验

基于UART通信BMP图形显示实验

FAT32文件系统读SD卡实验

FAT32文件系统写SD卡实验

FAT32文件系统读写-拼音输入法的设计

彩色液晶原理与绘图应用实验

基于NIOSII贪食蛇游戏设计实验

基于NIOSII计算器设计实验

在niosII上运行uC/OS系统

在niosII上运行uClinux系统

MP3媒体播放器的设计（选配MP3扩展板）

RFID无线射频设计（选配RFID扩展板）

无线传感网络的设计（选配Zigbee板）

USB2.0通信实验（选配USB2.0模块）

四、信号与系统实验箱,SOPC开发平台,数字处理实验箱产品配置

设备名称	EDA/SOPC系统综合开发平台
型号	SHYL-E816
核心芯片	EP4CE40F23C8N
工作电压	～220v±10%，50Hz±1Hz
尺寸（mm）	410 x 260 x 80
重量(kg)	<4
附件清单	1	串口线 × 1	2	USB连接线 × 1
3	网络连接线 × 1	4	电源连接线 × 1
5	实验指导书 × 3	6	Quartus软件和实验例程 × 1